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1、第二章 烃化反应第一页，本课件共有191页定义：定义：用用烃基取代有机分子中的氢原子烃基取代有机分子中的氢原子，包括在，包括在某些官能团（如羟基、氨基、巯基等）或碳某些官能团（如羟基、氨基、巯基等）或碳架上的氢原子，均称为架上的氢原子，均称为烃化反应烃化反应。此外，此外，有机金属化合物的金属部分有机金属化合物的金属部分被烃基取被烃基取代的反应，也属于烃化反应的范畴。代的反应，也属于烃化反应的范畴。第二页，本课件共有191页引入的烃基包括：引入的烃基包括：n饱和的、不饱和的烃基饱和的、不饱和的烃基n脂肪的、芳香的烃基脂肪的、芳香的烃基n含有各种取代基的烃基含有各种取代基的烃基举例举例第三页，本课
2、件共有191页n烃基的引入方式烃基的引入方式主要是通过取代反应主要是通过取代反应，也可以，也可以通过双键加成实现烃化。通过双键加成实现烃化。n发生烃化反应的化合物称为被烃化物。发生烃化反应的化合物称为被烃化物。常见的有：常见的有：醇（醇（ROH）、酚）、酚(ArOH)等，在等，在羟基氧羟基氧上引入烃基上引入烃基胺类，在胺类，在氨基氮上氨基氮上引入烃基；引入烃基；活性亚甲基活性亚甲基(-CH2-)，芳烃，芳烃(ArH)等，在等，在碳原子上碳原子上引引入烃基。入烃基。第四页，本课件共有191页常用烃化剂常用烃化剂常用烃化剂：常用烃化剂：n卤代烃、硫酸酯、芳磺酸酯、环氧烷类卤代烃、硫酸酯、芳磺酸酯、
3、环氧烷类n醇类、醚类、烯烃、甲醛、甲酸等醇类、醚类、烯烃、甲醛、甲酸等第五页，本课件共有191页第一节第一节 反应机理反应机理第六页，本课件共有191页烃化反应的机理类型：烃化反应的机理类型：n单分子的单分子的SN1亲核取代反应；亲核取代反应；n双分子的双分子的SN2亲核取代反应；亲核取代反应；n带负电荷或未共用电子对的氧、氮、碳原子向带负电荷或未共用电子对的氧、氮、碳原子向烃化剂带正电荷的碳原子做亲核进攻；烃化剂带正电荷的碳原子做亲核进攻；n催化剂存在下，芳环上引入烃基的亲电性取催化剂存在下，芳环上引入烃基的亲电性取代反应及芳环自由基进攻的取代反应机理。代反应及芳环自由基进攻的取代反应机理。
4、第七页，本课件共有191页反应的难易及应用：反应的难易及应用：n不仅决定于被烃化物的结构；不仅决定于被烃化物的结构；n也决定于烃化剂的结构及其离去基团的性质；也决定于烃化剂的结构及其离去基团的性质；n溶剂的影响等。溶剂的影响等。应用：应用：n 永久性烃化永久性烃化:即制备含有某些官能团的化合物即制备含有某些官能团的化合物 （如醚类、胺类）或构建分子骨架；（如醚类、胺类）或构建分子骨架；n 充当保护基充当保护基:即保护性烃化。即保护性烃化。第八页，本课件共有191页如：如：丁卡因药效为普鲁卡因的丁卡因药效为普鲁卡因的1010倍倍局部浸润麻醉药局部浸润麻醉药第九页，本课件共有191页一、亲核取代反
5、应一、亲核取代反应n大多数的烃化反应是通过亲核取代反大多数的烃化反应是通过亲核取代反应完成的应完成的根据亲核试剂结构的不同，分为：根据亲核试剂结构的不同，分为：n杂原子的亲核取代杂原子的亲核取代n碳负离子的亲核取代碳负离子的亲核取代第十页，本课件共有191页1.1.杂原子的亲核取代杂原子的亲核取代(1)(1)氧原子的亲核取代反应氧原子的亲核取代反应n主要是指醇类和酚类化合物羟基氧上发生主要是指醇类和酚类化合物羟基氧上发生的烃化反应。的烃化反应。n醇羟基和酚羟基的酸性有较大的差别，和醇羟基和酚羟基的酸性有较大的差别，和不同烃化剂反应时，机理和条件不同。不同烃化剂反应时，机理和条件不同。第十一页，
6、本课件共有191页醇的醇的O-烃化反应烃化反应n根据烃化剂结构的不同，醇羟基的根据烃化剂结构的不同，醇羟基的烃化可以发生单分子和双分子两种烃化可以发生单分子和双分子两种亲核取代反应亲核取代反应第十二页，本课件共有191页SN2反应机理反应机理n当烃化剂烷基为伯烷基时，在碱性条件当烃化剂烷基为伯烷基时，在碱性条件下，一般通过双分子机理反应下，一般通过双分子机理反应构型反转产物构型反转产物第十三页，本课件共有191页SN1反应历程反应历程n在中性或碱性条件下，烃化剂也可以进行单在中性或碱性条件下，烃化剂也可以进行单分子的亲核取代反应分子的亲核取代反应第十四页，本课件共有191页酚的酚的O-烃化反应
7、烃化反应n由于酚的酸性比醇强，所以反应更容易由于酚的酸性比醇强，所以反应更容易进行，需要的碱相对醇的反应也较弱。进行，需要的碱相对醇的反应也较弱。n反应通常是通过反应通常是通过SN2机理完成机理完成第十五页，本课件共有191页2.2.碳负离子的亲核取代反应碳负离子的亲核取代反应n碳负离子带有负电荷，具有很强的碱性碳负离子带有负电荷，具有很强的碱性和亲核能力，可以和卤代烃等烃化试剂和亲核能力，可以和卤代烃等烃化试剂发生取代反应，延长碳链。发生取代反应，延长碳链。n其中碳负离子可以是炔基负离子，格氏试剂其中碳负离子可以是炔基负离子，格氏试剂中的烷基负离子及活泼亚甲基在碱作用形成中的烷基负离子及活泼
8、亚甲基在碱作用形成次甲基负离子。次甲基负离子。第十六页，本课件共有191页二、亲电取代反应二、亲电取代反应n通过亲电取代进行通过亲电取代进行C-烃化的主要是芳烃烃化的主要是芳烃亲电取代反应，亲电取代反应，Friedel-Crafts烃化反应烃化反应（简称（简称F-C烃化反应）。烃化反应）。n在在Lewis酸的催化下，卤代烃与芳香化合酸的催化下，卤代烃与芳香化合物反应，在环上引入烃基。物反应，在环上引入烃基。第十七页，本课件共有191页n碳正离子来自卤代烃与碳正离子来自卤代烃与Lewis酸的络合物、酸的络合物、质子化的醇以及质子化的烯等质子化的醇以及质子化的烯等第十八页，本课件共有191页学习重
9、点学习重点n氧原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用氧原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围范围n氮原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应氮原子上的烃化反应历程、烃化剂种类、特点及应用范围用范围n伯胺的制备方法伯胺的制备方法n芳烃的芳烃的C-烃化（烃化（F-C反应反应)历程、特点及影响因素历程、特点及影响因素 n烯丙位、苄位、活性亚甲基化合物的烯丙位、苄位、活性亚甲基化合物的C-烃化的反应烃化的反应历程及影响因素历程及影响因素第十九页，本课件共有191页第一节第一节 氧原子上的烃化反应氧原子上的烃化反应 n一一、醇的、醇的O-烃化烃化 1 卤代烷为烃化剂卤代烷为烃化剂 2
10、磺酸酯作烃化剂磺酸酯作烃化剂 3 环氧乙烷类作烃化剂环氧乙烷类作烃化剂 4 烯烃作为烃化剂烯烃作为烃化剂 5 醇作为烃化剂醇作为烃化剂 6 其它烃化剂其它烃化剂 n二二、酚的、酚的O-烃化烃化 1 烃化剂烃化剂 2 多元酚的选择性烃化多元酚的选择性烃化 第二十页，本课件共有191页第二节第二节 氧原子上的烃化反应氧原子上的烃化反应一、醇的一、醇的O-烃化烃化 在醇的氧原子上进行烃化反应可得在醇的氧原子上进行烃化反应可得醚醚。通常简单醚采用醇脱水的方法制备。通常简单醚采用醇脱水的方法制备。*本节主要讨论通过醇与烃化剂的反应本节主要讨论通过醇与烃化剂的反应 制备制备混合醚混合醚的方法。的方法。第二
11、十一页，本课件共有191页 1 卤代烷为烃化剂卤代烷为烃化剂 2 磺酸酯作烃化剂磺酸酯作烃化剂 3 环氧乙烷类作烃化剂环氧乙烷类作烃化剂 4 烯烃作为烃化剂烯烃作为烃化剂 5 醇作为烃化剂醇作为烃化剂 6 其它烃化剂其它烃化剂 一一、醇的、醇的O-烃化烃化第二十二页，本课件共有191页n醇或酚在碱（钠、氢氧化钠、氢氧化钾等）醇或酚在碱（钠、氢氧化钠、氢氧化钾等）存在下，与卤代烃反应生成醚的反应存在下，与卤代烃反应生成醚的反应称为称为Williamson合成合成.定义定义1.卤代烃为烃化剂卤代烃为烃化剂第二十三页，本课件共有191页（1）反应通式）反应通式结论：醇在碱的条件下与卤代烷生成醚结论：
12、醇在碱的条件下与卤代烷生成醚1.卤代烃为烃化剂卤代烃为烃化剂第二十四页，本课件共有191页（2）反应机理：）反应机理：n反应为亲核取代反应，可以是单分子，也反应为亲核取代反应，可以是单分子，也可以是双分子；可以是双分子；取决于卤代烃的结构取决于卤代烃的结构。n通常伯卤代烃发生双分子亲核取代反应。通常伯卤代烃发生双分子亲核取代反应。第二十五页，本课件共有191页反应机理：反应机理：SN2n n伯卤代烷伯卤代烷RCHRCH2 2X按按按按SN2历程历程历程历程n n 随着与随着与X X相连的相连的相连的相连的C的取代基数目的增加越趋向的取代基数目的增加越趋向SN1SN1构型反转产物构型反转产物第二
13、十六页，本课件共有191页反应机理：反应机理：SN1第二十七页，本课件共有191页（3）影响因素）影响因素a.卤代烃的影响卤代烃的影响 卤代烃中随着烷基与卤素相连碳原子上卤代烃中随着烷基与卤素相连碳原子上取取代基的增加代基的增加，反应逐渐，反应逐渐按按SN1机理进行机理进行。不同的卤素影响不同的卤素影响CX键之间的极化度，键之间的极化度，极化度大，反应速度快。极化度大，反应速度快。卤代烃的活性卤代烃的活性 烃基相同时：烃基相同时：RFRClRBrBrClF一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的N-烃化烃化第七十页，本课件共有191页应用应用(1)(1)仲胺与叔胺的制备仲胺与叔胺的制备n仲卤代烷与氨或
14、伯胺反应，由于立体位阻，主仲卤代烷与氨或伯胺反应，由于立体位阻，主要得到仲胺，及少量的叔胺。要得到仲胺，及少量的叔胺。第七十一页，本课件共有191页溶剂的影响溶剂的影响n杂环卤代烃与胺类反应，在一般溶剂中，杂环卤代烃与胺类反应，在一般溶剂中，反应速率慢，产物不纯。反应速率慢，产物不纯。n将溶剂改为苯酚、苄醇、乙二醇等，可使将溶剂改为苯酚、苄醇、乙二醇等，可使反应速度加快，收率和产品质量均好。反应速度加快，收率和产品质量均好。抗疟药阿的平抗疟药阿的平第七十二页，本课件共有191页叔胺的制备叔胺的制备n卤代烃与仲胺反应卤代烃与仲胺反应 是制备叔胺常用的方法是制备叔胺常用的方法 降压药优降宁的中间体
15、降压药优降宁的中间体第七十三页，本课件共有191页(2)伯胺的制备伯胺的制备u用大大过量的用大大过量的NH3与卤代烃反应，可抑与卤代烃反应，可抑制进一步烃化而得到伯胺。制进一步烃化而得到伯胺。(不常用不常用)第七十四页，本课件共有191页n将氨先制成邻苯二甲酰亚胺，将氨先制成邻苯二甲酰亚胺，n再进行烃化反应，再进行烃化反应，n氨中的两个原子已被酰基取代，只能进行氨中的两个原子已被酰基取代，只能进行单烃化反应，再水解得到伯胺。单烃化反应，再水解得到伯胺。Gabriel合成合成第七十五页，本课件共有191页Gabriel合成合成反应式反应式特点特点:酸水解一般需要剧烈条件酸水解一般需要剧烈条件 用
16、水合肼水解效果好用水合肼水解效果好卤代烃范围广卤代烃范围广第七十六页，本课件共有191页例如：例如：n抗疟药伯胺喹的合成抗疟药伯胺喹的合成第七十七页，本课件共有191页例如：例如：n抗疟药伯胺喹的合成抗疟药伯胺喹的合成第七十八页，本课件共有191页n在反应中加入氯化铵、硝酸铵或醋酸铵等在反应中加入氯化铵、硝酸铵或醋酸铵等盐类，增加了铵离子，氨的浓度增高，利盐类，增加了铵离子，氨的浓度增高，利于反应的进行。于反应的进行。第七十九页，本课件共有191页Delepine反应反应反应式反应式(反应分两步进行反应分两步进行)n卤代烃与环六亚甲四胺卤代烃与环六亚甲四胺(乌洛托品乌洛托品)反应得季铵盐，反应
17、得季铵盐，n然后水解可得伯胺。然后水解可得伯胺。优点优点 原料价廉易得原料价廉易得缺点缺点 应用范围不如应用范围不如Gabriel合成广泛合成广泛 要求使用的卤代烃有较高的活性要求使用的卤代烃有较高的活性第八十页，本课件共有191页如：如：抗菌药氯霉素一个中间体的合成抗菌药氯霉素一个中间体的合成第八十一页，本课件共有191页新制备方法：新制备方法：(P57)n利用三氟甲磺酸酰化胺，然后与卤代烃利用三氟甲磺酸酰化胺，然后与卤代烃反应，再消除，水解可得伯胺。反应，再消除，水解可得伯胺。n或利用封闭剂，两个苯硫基封闭氨中的或利用封闭剂，两个苯硫基封闭氨中的氮，然后与丁基锂反应得锂盐，与卤代氮，然后与
18、丁基锂反应得锂盐，与卤代烃反应，再水解可得伯胺。烃反应，再水解可得伯胺。第八十二页，本课件共有191页n用三氟甲磺酸酐酰化伯胺，然后烃化、还用三氟甲磺酸酐酰化伯胺，然后烃化、还原，可得仲胺。原，可得仲胺。n 利用亚磷酸二酯与伯胺反应，对氮封锁，只剩利用亚磷酸二酯与伯胺反应，对氮封锁，只剩 一个氮氢，再与卤代烃反应，水解可得仲胺。一个氮氢，再与卤代烃反应，水解可得仲胺。新制备方法：新制备方法：第八十三页，本课件共有191页(5)胺的制备胺的制备还原烃化反应法还原烃化反应法n定义定义 醛或酮在还原剂存在下，与氨及伯、仲醛或酮在还原剂存在下，与氨及伯、仲胺反应，在氮原子上引入烃基的反应称胺反应，在氮
19、原子上引入烃基的反应称为还原烃化反应。为还原烃化反应。第八十四页，本课件共有191页第三节第三节 氮原子上的烃化反应氮原子上的烃化反应一、氨及脂肪胺的一、氨及脂肪胺的N-烃化烃化二、芳香胺及杂环胺的二、芳香胺及杂环胺的N-烃化烃化三、氨基的保护三、氨基的保护第八十五页，本课件共有191页二、芳香胺及杂环胺的二、芳香胺及杂环胺的N-烃化烃化1.N-烷基及烷基及N,N-双烷基芳香胺的制备双烷基芳香胺的制备n苯胺与卤代烃反应，生成仲胺，进一步反苯胺与卤代烃反应，生成仲胺，进一步反应生成叔胺。应生成叔胺。第八十六页，本课件共有191页环氧乙烷类烃化剂环氧乙烷类烃化剂n伯胺与环氧乙烷反应伯胺与环氧乙烷反
20、应 制备烃基双制备烃基双-（-羟乙基）胺的主要方法。羟乙基）胺的主要方法。n常用来合成氮芥类抗肿瘤药及镇痛药等。常用来合成氮芥类抗肿瘤药及镇痛药等。第八十七页，本课件共有191页实验室常用方法：实验室常用方法：n伯胺与羰基化合物缩合生成伯胺与羰基化合物缩合生成Schiffs碱，碱，n然后用然后用Raney Ni或铂催化氢化，或铂催化氢化，n可得仲胺，收率较好。可得仲胺，收率较好。第八十八页，本课件共有191页2.芳香胺芳香胺的的N-芳烃化芳烃化n由于卤代芳烃活性较低，又有位阻，不易由于卤代芳烃活性较低，又有位阻，不易与芳香伯胺反应。与芳香伯胺反应。n若加入铜或碘化铜以及碳酸钾并加热，可得若加入
21、铜或碘化铜以及碳酸钾并加热，可得二苯胺及同系物。二苯胺及同系物。n这叫做这叫做Ullmann反应反应 第八十九页，本课件共有191页Ullmann反应反应氯灭酸氯灭酸氟灭酸氟灭酸第九十页，本课件共有191页3.杂环胺杂环胺的的N-烃化烃化n含氮六元杂环胺中，当氨基在氮原子邻或含氮六元杂环胺中，当氨基在氮原子邻或对位时，碱性较弱，可用对位时，碱性较弱，可用NaNH2先制成钠先制成钠盐，再进行烃化。盐，再进行烃化。抗组胺药抗组胺药80第九十一页，本课件共有191页n若含氮杂环上有几个氮原子，用硫酸二若含氮杂环上有几个氮原子，用硫酸二甲酯进行烃化时，可根据氮原子的碱性甲酯进行烃化时，可根据氮原子的碱
22、性不同进行选择性烃化。不同进行选择性烃化。6890第九十二页，本课件共有191页三、氨基的保护三、氨基的保护主要的氨基保护衍生物分为三类：主要的氨基保护衍生物分为三类：n将胺质子化或螯合；将胺质子化或螯合；n酰基衍生物；酰基衍生物；n烃基衍生物烃基衍生物主要讨论与烃化相关：主要讨论与烃化相关：三苯甲基保护基（三苯甲基保护基（易制备，易脱去易制备，易脱去）烷基烷氧醚保护基烷基烷氧醚保护基第九十三页，本课件共有191页第三节第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应一、芳烃的烃化：一、芳烃的烃化：Friede-Crafts反应反应二、炔烃的烃化二、炔烃的烃化三、烯丙位、苄位的三、烯丙位、苄位的C
23、-烃化烃化四、羰基化合物四、羰基化合物位位C-烃化烃化第九十四页，本课件共有191页一、芳烃的烃化一、芳烃的烃化:Friedel-Crafts反应反应Friedel-Crafts反应是反应是1887年发现的年发现的n在三氯化铝催化下，在三氯化铝催化下，n卤代烃及酰卤与芳香族化合物反应，卤代烃及酰卤与芳香族化合物反应，n在芳环上引入烃基及酰基。在芳环上引入烃基及酰基。第九十五页，本课件共有191页引入的烃基有：引入的烃基有：烷基、环烷基、芳烷基；烷基、环烷基、芳烷基；催化剂主要为：催化剂主要为：路易士酸（路易士酸（AlCl3、FeCl3、BF3、ZnCl2等）等）烃化剂有：烃化剂有：卤代烃、烯、
24、醇、醚及酯；卤代烃、烯、醇、醚及酯；Friedel-Crafts反应反应第九十六页，本课件共有191页例如：例如：冠状动脉扩张药派克昔林的中间体冠状动脉扩张药派克昔林的中间体二苯酮二苯酮80第九十七页，本课件共有191页例如：例如：冠状动脉扩张药普尼拉明的中间体冠状动脉扩张药普尼拉明的中间体二苯丙酸二苯丙酸95第九十八页，本课件共有191页例如：例如：镇痛药四氢帕马丁的中间体镇痛药四氢帕马丁的中间体二甲氧基丙腈酮二甲氧基丙腈酮第九十九页，本课件共有191页1.反应机理反应机理2.主要影响因素主要影响因素3.烃基的异构化烃基的异构化4.烃基的定位烃基的定位一、芳烃的烃化一、芳烃的烃化:Fried
25、el-Crafts反应反应第一百页，本课件共有191页1.反应机理反应机理F-C烃化反应是烃化反应是碳正离子对芳环的亲电进攻碳正离子对芳环的亲电进攻。碳正离子来自卤代烃与碳正离子来自卤代烃与Lewis酸的络合物、质酸的络合物、质子化的醇及质子化的烯等。子化的醇及质子化的烯等。第一百零一页，本课件共有191页2.影响因素影响因素(1)烃化试剂的结构烃化试剂的结构 烃化剂烃化剂RX的活性既决定于的活性既决定于R的结构的结构，也决定于也决定于X的性质的性质。第一百零二页，本课件共有191页2.影响因素影响因素uR的结构的结构如有利于如有利于RX的极化，将有利于烃的极化，将有利于烃化反应的进行。化反应
26、的进行。R为叔烃基或苄基时，最易反应；为叔烃基或苄基时，最易反应；R为仲烃基时次之，为仲烃基时次之，伯烃基最慢，应采用更强的催化剂或反伯烃基最慢，应采用更强的催化剂或反应条件。应条件。第一百零三页，本课件共有191页 常用烃化剂为常用烃化剂为卤代烃、醇和烯卤代烃、醇和烯，均可用，均可用AlCl3催催化烃化。化烃化。u卤代烃的活性也决定于卤原子卤代烃的活性也决定于卤原子。uAlCl3催化卤代正丁烷或叔丁烷与苯反应，活催化卤代正丁烷或叔丁烷与苯反应，活性顺序为：性顺序为：FClBrI，正好与通常的活性顺序相反，正好与通常的活性顺序相反卤代烃和醇只需催化量的卤代烃和醇只需催化量的AlCl3即可，即可
27、，第一百零四页，本课件共有191页2.影响因素影响因素（2）芳香族化合物的结构）芳香族化合物的结构 F-C烃化反应为亲电取代反应。烃化反应为亲电取代反应。n当环上有当环上有释电子取代基时，反应较易进行释电子取代基时，反应较易进行；第一百零五页，本课件共有191页2.影响因素影响因素（2）芳香族化合物的结构）芳香族化合物的结构 u如如烃基为释电子基团烃基为释电子基团，当苯环上连有一个烃基，当苯环上连有一个烃基后，将利于继续烃化而得到多烃基衍生物。后，将利于继续烃化而得到多烃基衍生物。u烃基的结构对苯环上的引入烃基的数目有重烃基的结构对苯环上的引入烃基的数目有重要的影响。要的影响。u苯环上六个氢都
28、可被甲基、乙基取代，苯环上六个氢都可被甲基、乙基取代，u但只能被但只能被4个异丙基取代，个异丙基取代，u2个叔丁基取代。个叔丁基取代。第一百零六页，本课件共有191页2.影响因素影响因素(3)催化剂的影响催化剂的影响n催化剂的作用在于与催化剂的作用在于与RX反应，生成反应，生成R碳正碳正离子，后者对苯环进攻。离子，后者对苯环进攻。n常用的催化剂为常用的催化剂为Lewis酸和质子酸，其中酸和质子酸，其中Lewis酸的活性大于质子酸。酸的活性大于质子酸。第一百零七页，本课件共有191页2.影响因素影响因素(3)催化剂的影响催化剂的影响Lewis酸的活性顺序：酸的活性顺序：常用的质子酸的活性顺序常用
29、的质子酸的活性顺序:n催化剂的用量：一般为烃化试剂用量的催化剂的用量：一般为烃化试剂用量的1/10 （摩尔比）（摩尔比）第一百零八页，本课件共有191页nLewis酸中以无水酸中以无水AlCl3最为常用，主要最为常用，主要是由于其催化活性强，价格便宜，在药是由于其催化活性强，价格便宜，在药物合成中应用最多。如：物合成中应用最多。如：n镇咳药地步酸钠的中间体：镇咳药地步酸钠的中间体：70第一百零九页，本课件共有191页止泻药地芬诺酯中间体的制备：止泻药地芬诺酯中间体的制备：80注意：无水注意：无水AlCl3不宜用在催化多不宜用在催化多电子的芳电子的芳香杂环如呋喃、噻吩等的烃化反应。香杂环如呋喃、
30、噻吩等的烃化反应。第一百一十页，本课件共有191页2.影响因素影响因素(4)溶剂溶剂n当芳烃本身为液体时，如苯，即可用过量的当芳烃本身为液体时，如苯，即可用过量的苯既作反应物，又作溶剂；苯既作反应物，又作溶剂；n当芳烃为固体时，可在当芳烃为固体时，可在CS2，PE、CCl4中进行；中进行；n对酚类的烃化，则可在醋酸、石油醚对酚类的烃化，则可在醋酸、石油醚(PE)、硝、硝酸苯中进行。酸苯中进行。第一百一十一页，本课件共有191页3烃基的异构化烃基的异构化n从从F-C反应机理可预测：反应中将会发生碳反应机理可预测：反应中将会发生碳正离子的重排，产生烃基异构化产物。正离子的重排，产生烃基异构化产物。
31、n氯代正丙烷和氯代异丙烷与苯反应，都得氯代正丙烷和氯代异丙烷与苯反应，都得到同一产物，异丙苯。到同一产物，异丙苯。第一百一十二页，本课件共有191页3烃基的异构化烃基的异构化溴代正丙烷和溴代异丙烷与苯反应，都得溴代正丙烷和溴代异丙烷与苯反应，都得到同一产物，异丙苯。到同一产物，异丙苯。*温度对异构化有很大的影响。温度对异构化有很大的影响。第一百一十三页，本课件共有191页例如：例如：n-PrCl用无水用无水AlCl3催化，与苯反应，得催化，与苯反应，得丙烷及异丙烷混合物。丙烷及异丙烷混合物。n在低温时其中正丙烷占优势；在低温时其中正丙烷占优势；n提高温度后，异丙烷占优势；提高温度后，异丙烷占优
32、势；3 :22 :3第一百一十四页，本课件共有191页4.烃基的定位烃基的定位n当当苯苯环环上上引引入入烃烃基基不不止止一一个个时时，除除了了得得到到邻邻、对对位位二二烃烃基基苯苯外外，常常可可得得到到相当比例的间位产物。相当比例的间位产物。n这主要与反应的条件相关。这主要与反应的条件相关。第一百一十五页，本课件共有191页4.烃基的定位烃基的定位n如如：大大量量的的AlCl3为为催催化化剂剂，甲甲苯苯在在较较高温度下烃化，可得到间位的产物。高温度下烃化，可得到间位的产物。第一百一十六页，本课件共有191页第三节第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应一、芳烃的烃化：一、芳烃的烃化：Fri
33、ede-Crafts反应反应二、炔烃的烃化二、炔烃的烃化三、烯丙位、苄位的三、烯丙位、苄位的C-烃化烃化四、羰基化合物四、羰基化合物位位C-烃化烃化第一百一十七页，本课件共有191页二、炔烃的碳烃化二、炔烃的碳烃化n乙炔及其他末端炔（乙炔及其他末端炔（RCCH）由于它们分子中有两个）由于它们分子中有两个或一个氢原子和碳碳三键相连，因而具有酸性，在液氨或一个氢原子和碳碳三键相连，因而具有酸性，在液氨中与强碱如氨基钠作用可得炔化钠，炔化钠作为亲核试中与强碱如氨基钠作用可得炔化钠，炔化钠作为亲核试剂与卤代烃及羰基化合物反应生成炔烃衍生物。剂与卤代烃及羰基化合物反应生成炔烃衍生物。第一百一十八页，本课
34、件共有191页卤代烃与炔离子反应十分容易，但有一定限卤代烃与炔离子反应十分容易，但有一定限制，制，卤代烃的结构对反应有一定的影响。卤代烃的结构对反应有一定的影响。n只有当伯卤代物的只有当伯卤代物的-位置没有侧链时位置没有侧链时（RCH2CH2X），才能得到较好的产率；），才能得到较好的产率；n二卤化物与乙炔钠在液氨中反应也成功。二卤化物与乙炔钠在液氨中反应也成功。1 1烃化剂烃化剂第一百一十九页，本课件共有191页卤代烃与炔离子反应十分容易，但有一定限卤代烃与炔离子反应十分容易，但有一定限制，制，卤代烃的结构对反应有一定的影响。卤代烃的结构对反应有一定的影响。n伯卤代物结构的影响伯卤代物结构的
35、影响n仲及叔卤代烃以及伯卤代烃在仲及叔卤代烃以及伯卤代烃在-位有侧链时，位有侧链时，主要产物为卤代烃消除得到的烯。主要产物为卤代烃消除得到的烯。n卤代烃的活性随卤素原子量的增加而增大卤代烃的活性随卤素原子量的增加而增大1 1烃化剂烃化剂第一百二十页，本课件共有191页卤代烃与炔离子反应十分容易，但有卤代烃与炔离子反应十分容易，但有一定限制，一定限制，卤代烃的结构对反应有一卤代烃的结构对反应有一定的影响。定的影响。芳卤化物不能用来烃化炔离子芳卤化物不能用来烃化炔离子利利用用格格氏氏试试剂剂或或金金属属锂锂也也可可以以对对炔炔烃烃进行烃化。进行烃化。1 1烃化剂烃化剂第一百二十一页，本课件共有19
36、1页格氏试剂的格氏试剂的C-烃化烃化反应通式反应通式nGrignard在在1901年发现有机卤化物与金年发现有机卤化物与金属镁在无水乙醚中反应能生成有机镁金属镁在无水乙醚中反应能生成有机镁金化合物，即格氏试剂。化合物，即格氏试剂。nR可以为伯、仲、叔烃基；可以为伯、仲、叔烃基；X可为可为I、Br、Cl。nR为芳基时，为芳基时，X仅为仅为I或或Br。第一百二十二页，本课件共有191页格氏试剂的格氏试剂的C-烃化烃化反应通式反应通式第一百二十三页，本课件共有191页(1)卤代烃的影响卤代烃的影响n制备格氏试剂时，卤代烃的反应活性取制备格氏试剂时，卤代烃的反应活性取决于决于X，也决定于，也决定于R的
37、结构。的结构。n当卤代烃中，当卤代烃中，R相同而卤素不同时，其活相同而卤素不同时，其活性顺序：性顺序：RIRBrRClRFn制备时，常常加入碘、碘甲烷或溴乙烷制备时，常常加入碘、碘甲烷或溴乙烷做催化剂；使镁的表面活化，有利于和做催化剂；使镁的表面活化，有利于和惰性的卤代烃反应。惰性的卤代烃反应。第一百二十四页，本课件共有191页n改进的方法可采用二溴乙烷作为活泼卤改进的方法可采用二溴乙烷作为活泼卤化物，活化镁后分解为乙烯。化物，活化镁后分解为乙烯。n通过金属钠或钾还原镁盐，将镁制备成通过金属钠或钾还原镁盐，将镁制备成非常活泼的黑色粉末，它与有机卤化物非常活泼的黑色粉末，它与有机卤化物的反应要比
38、镁屑快的多。的反应要比镁屑快的多。第一百二十五页，本课件共有191页(2)(2)溶剂的影响溶剂的影响常用溶剂常用溶剂n醚类如乙醚、四氢呋喃等常用作格氏反醚类如乙醚、四氢呋喃等常用作格氏反应的溶剂，也可用烃作溶剂。应的溶剂，也可用烃作溶剂。格氏试剂的溶解状态格氏试剂的溶解状态n格氏试剂通常以醚类为溶剂制备，因为格氏试剂通常以醚类为溶剂制备，因为它在醚中的溶解度最大。它在醚中的溶解度最大。第一百二十六页，本课件共有191页(3)(3)手性碳的影响手性碳的影响n由卤代烷与镁反应生成卤代烷基镁时，由卤代烷与镁反应生成卤代烷基镁时，若若与卤素连接的碳为手性碳，其构型与卤素连接的碳为手性碳，其构型将保持或
39、转换。将保持或转换。n卤代烷反应所用溶剂为醚类，消旋化卤代烷反应所用溶剂为醚类，消旋化程度较高，程度较高，n而用烃类作溶剂则可避免消旋化。而用烃类作溶剂则可避免消旋化。第一百二十七页，本课件共有191页n卤代烷与镁生成的格氏试剂，在室温下即卤代烷与镁生成的格氏试剂，在室温下即易发生构型转换，易发生构型转换，n仲烷基卤化镁转换较慢，可能是后者位阻仲烷基卤化镁转换较慢，可能是后者位阻较大，不易形成过渡状态的原因所致。较大，不易形成过渡状态的原因所致。第一百二十八页，本课件共有191页应用应用n格氏试剂与甲醛、高级脂肪醛、酮加成格氏试剂与甲醛、高级脂肪醛、酮加成再水解，可分别得到伯、仲、叔醇再水解，
40、可分别得到伯、仲、叔醇n抗抑郁药多虑平中间体抗抑郁药多虑平中间体第一百二十九页，本课件共有191页n抗胆碱药胃肠宁中间体的合成抗胆碱药胃肠宁中间体的合成第一百三十页，本课件共有191页第三节第三节 碳原子上的烃化反应碳原子上的烃化反应一、芳烃的烃化：一、芳烃的烃化：Friede-Crafts反应反应二、炔烃的烃化二、炔烃的烃化三、烯丙位、苄位的三、烯丙位、苄位的C-烃化烃化四、羰基化合物四、羰基化合物位位C-烃化烃化第一百三十一页，本课件共有191页n具烯丙位或苄位的具烯丙位或苄位的C-H的化合物，由于能的化合物，由于能在在碱性作用下生成相应的烯丙位或苄位碳碱性作用下生成相应的烯丙位或苄位碳负
41、离子负离子，可用不同的亲电性烃化剂进行，可用不同的亲电性烃化剂进行C-烃化反应。烃化反应。1 :497%第一百三十二页，本课件共有191页四、羰基化合物四、羰基化合物位位C-烃化烃化n羰基化合物的羰基化合物的位可引入烃基，是重要的位可引入烃基，是重要的合成方法。合成方法。1.活泼亚甲基化合物的活泼亚甲基化合物的C-烃化烃化 2.醛、酮、羧酸衍生物的醛、酮、羧酸衍生物的位位C-烃化烃化 3.烯胺的烯胺的C-烃化烃化第一百三十三页，本课件共有191页1.1.活泼亚甲基化合物活泼亚甲基化合物的的C-烃化烃化n亚甲基上连有吸电子基团，使亚甲基上亚甲基上连有吸电子基团，使亚甲基上氢原子的活性增大，成为氢
42、原子的活性增大，成为活性亚甲基活性亚甲基。n具有活泼亚甲基的化合物很容易于醇溶具有活泼亚甲基的化合物很容易于醇溶液中，在醇盐存在下与卤代烃作用，发液中，在醇盐存在下与卤代烃作用，发生生C-C-烃化反应。烃化反应。第一百三十四页，本课件共有191页反应通式反应通式其中其中R和和R为吸电子基团，常见的吸电子基团的强弱：为吸电子基团，常见的吸电子基团的强弱：-NO2-COR-SO2R-CN-COOR-SOR-PHn具有活泼亚甲基的化合物很容易于醇溶具有活泼亚甲基的化合物很容易于醇溶液中，在醇盐存在下与卤代烃作用，发液中，在醇盐存在下与卤代烃作用，发生生C-烃化反应。烃化反应。第一百三十五页，本课件共
43、有191页反应机理反应机理n亚亚甲甲基基与与两两个个吸吸电电子子基基团团相相连连，有有利利于于被被碱碱夺夺去去氢氢而而生生成成单单一一的的烯烯醇醇盐盐，然然后后以以SN2机理进行烃化反应。机理进行烃化反应。常见的吸电子基团的强弱：常见的吸电子基团的强弱：-NO2-COR-SO2R-CN-COOR-SOR-PH第一百三十六页，本课件共有191页常见的吸电子基团的强弱：常见的吸电子基团的强弱：-NO2-COR-SO2R-CN-COOR-SOR-PH第一百三十七页，本课件共有191页n亚甲基旁吸电子基团活性越强，亚甲基上亚甲基旁吸电子基团活性越强，亚甲基上氢的酸性越大。氢的酸性越大。n常见的具有活性
44、亚甲基的化合物有：常见的具有活性亚甲基的化合物有：-二酮、二酮、-羰基酸酯、丙二酸酯、丙二腈、羰基酸酯、丙二酸酯、丙二腈、乙酰乙酸乙酯、苄腈、脂肪硝基化合物等。乙酰乙酸乙酯、苄腈、脂肪硝基化合物等。第一百三十八页，本课件共有191页反应是以反应是以SN2机理进行的；机理进行的；伯卤代烷及伯醇磺酸酯是好的烃化剂；伯卤代烷及伯醇磺酸酯是好的烃化剂；仲卤代烷，易发生消除与烃化反应竞争，仲卤代烷，易发生消除与烃化反应竞争，收率低；收率低；叔卤代烷在碱性条件下，通常发生消除反叔卤代烷在碱性条件下，通常发生消除反应。应。第一百三十九页，本课件共有191页2.2.主要影响因素主要影响因素a.a.碱和溶剂碱和
45、溶剂n根根据据活活性性亚亚甲甲基基化化合合物物上上氢氢原原子子的的活活性性可可选选用用不不同同的的碱碱，一一般般常常用用醇醇与与碱碱金金属属所生成的盐，其中以醇钠最常用。所生成的盐，其中以醇钠最常用。t-BuOKi-ProNaEtONaMeONa第一百四十页，本课件共有191页n一般情况下，多选乙醇钠一般情况下，多选乙醇钠第一百四十一页，本课件共有191页n若亚甲基旁的吸电子基团不够强时，可若亚甲基旁的吸电子基团不够强时，可改用叔丁醇钠；改用叔丁醇钠；n如较强，可选用碱性较弱的碳酸钾如较强，可选用碱性较弱的碳酸钾第一百四十二页，本课件共有191页2.2.主要影响因素主要影响因素a.a.碱和溶剂
46、碱和溶剂n不不同同的的溶溶剂剂也也会会影影响响碱碱性性的的强强弱弱，影影响响反应活性。如用醇钠，醇作为试剂；反应活性。如用醇钠，醇作为试剂；注注意意：反反应应所所用用溶溶剂剂的的酸酸性性，必必须须选选择择适适宜宜溶溶剂剂，酸酸性性强强度度不不足足以以将将烯烯醇醇盐盐或或碱碱质子化。质子化。第一百四十三页，本课件共有191页b.b.烃化试剂及被烃化物的结构烃化试剂及被烃化物的结构n活活性性亚亚甲甲基基上上有有两两个个活活泼泼氢氢原原子子，与与卤卤代代烃烃反反应应，是是单单烃烃化化或或是是双双烃烃化化，要要视视活活性性亚亚甲甲基基化化合合物物与与卤卤代代烃烃活活性性大大小小和和反应条件而定。反应条
47、件而定。第一百四十四页，本课件共有191页n 若用二卤化物为烃化剂，可得环状化合物。若用二卤化物为烃化剂，可得环状化合物。如：如：镇痛药哌替啶（度冷丁）中间体的合成镇痛药哌替啶（度冷丁）中间体的合成第一百四十五页，本课件共有191页2.2.主要影响因素主要影响因素c.c.引入烃基的次序引入烃基的次序n巴巴比比妥妥类类安安眠眠药药的的重重要要中中间间体体的的合合成成，可可由由丙丙二二酸酸二二乙乙酯酯或或腈腈乙乙酸酸乙乙酯酯与与不不同同的的卤卤代代烃烃进进行行反反应应制制得得。但但两两个个烃烃基基的的引引入入次次序可直接影响产品的纯度和收率。序可直接影响产品的纯度和收率。第一百四十六页，本课件共有
48、191页2.2.主要影响因素主要影响因素c.c.引入烃基的次序引入烃基的次序若若引引入入两两个个不不同同的的伯伯烃烃基基，应应先先引引入入较较大大的的，后引入较小的；后引入较小的；若若引引入入一一伯伯烃烃基基、一一仲仲烃烃基基，则则应应引引入入伯伯烃烃基基，后引入仲烃基；后引入仲烃基；若若两两个个都都是是仲仲烃烃基基，使使用用丙丙二二酸酸二二乙乙酯酯进进行行烃烃化化，收收率率很很低低，宜宜采采用用腈腈乙乙酸酸乙乙酯酯在在乙乙醇醇钠钠或或叔丁醇钠存在下反应叔丁醇钠存在下反应第一百四十七页，本课件共有191页如：如：异戊巴比妥中间体的合成异戊巴比妥中间体的合成88%87%76.6%89%75%66
49、.8%第一百四十八页，本课件共有191页n当引入两个异丙基时，腈乙酸乙酯的第当引入两个异丙基时，腈乙酸乙酯的第二次烃化，收率可达二次烃化，收率可达95%，而丙二酸二，而丙二酸二乙酯的第二次收率仅为乙酯的第二次收率仅为4%95%4%第一百四十九页，本课件共有191页苯巴比妥的合成苯巴比妥的合成n中间体为中间体为-乙基乙基-苯基丙二酸二乙脂苯基丙二酸二乙脂n不能采用丙二酸二乙脂为原料进行乙基化和苯基化不能采用丙二酸二乙脂为原料进行乙基化和苯基化n（卤代苯基的活性很低，苯基化一步很难进行卤代苯基的活性很低，苯基化一步很难进行）n采用采用苯乙酸乙酯为原料进行反应苯乙酸乙酯为原料进行反应。第一百五十页，
50、本课件共有191页d.副反应副反应n某些仲卤代烃或叔卤代烃进行烃化反应某些仲卤代烃或叔卤代烃进行烃化反应时，易发生脱卤化氢的副反应，并伴有时，易发生脱卤化氢的副反应，并伴有烯烃生成。烯烃生成。第一百五十一页，本课件共有191页四、羰基化合物四、羰基化合物位位C-烃化烃化n羰基化合物的羰基化合物的位可引入烃基，是重要的位可引入烃基，是重要的合成方法。合成方法。1.活泼亚甲基化合物的活泼亚甲基化合物的C-烃化烃化 2.醛、酮、羧酸衍生物的醛、酮、羧酸衍生物的位位C-烃化烃化 3.烯胺的烯胺的C-烃化烃化第一百五十二页，本课件共有191页n当亚甲基旁只有一个吸电子基团存在时，如当亚甲基旁只有一个吸电